一种分布式连续位移测量装置及其安装方法与流程

1.本发明属于光纤监测技术领域，具体涉及一种分布式连续位移测量装置。


背景技术：

2.位移监测是岩土、地质工程监测中的关键参数，在隧道、桥梁、地质灾害、基坑等领域中应用广泛，位移监测是指通过仪器监测表面以及内部的变形，表面变形一般采用非接触式的高精度的全站仪等光学仪器，针对局部裂缝采用振弦、电阻类测缝计；深部变形通常采用多点位移计，而高精度的全站仪通常进行人工监测，实时性较差，且受表面物体遮掩影响较大；振弦、电阻类测缝计均为点式监测，只能获取局部某一位置的位移量，且信号传输距离有限；多点位移计通常尺寸较大，安装难度大且只能获取以孔口为基准的整体位移量，传感位移测量装置在长距离位移测量、深部位移测量方面受限较大，光纤传感技术具有测量范围广、抗电磁干扰、数据量大、分布式、可实时采集，易组网的优点，现有的光纤技术研发的位移传感器一般为基于光纤光栅技术的点式测量，采用弹簧、梁等结构封装，这些封装结构长期条件下的无法保证其稳定性。


技术实现要素：

3.本发明的目的是，为了解决现有技术存在的问题，本发明提供一种分布式连续位移测量装置，提升位移测量效果。
4.本发明提供了如下的技术方案：
5.一种分布式连续位移测量装置，包括光纤纤芯，所述光纤纤芯嵌在第一护套内，所述第一护套上套设有螺旋铠管，所述螺旋铠管上缠绕有编织丝，编织丝为金属材料制成，编织丝外套设有第二护套，所述第二护套外壁间隔均匀安装有固定夹具，且相邻固定夹具之间的长度为0.05m～20m；
6.所述固定夹具的截面为半圆，固定夹具开口端设有公母卡扣，固定夹具外壁设有凸起肋条，固定夹具内设有多个凹槽。
7.进一步地，所述光纤纤芯为全分布式应变纤芯或密集分布式纤芯。
8.进一步地，所述螺旋铠管采用不锈钢材料制成，所述光纤纤芯和第一护套同轴，且第一护套与光纤纤芯固定连接。
9.进一步地，所述第二护套采用弹性材料制成，位于第二护套上的固定夹具采用abs或不锈钢材料制成。
10.进一步地，所述固定夹具、螺旋铠管、编织丝、第二护套之间通过粘接剂连接。
11.基于上述分布式连续位移测量装置，本发明提出了一种分布式连续位移测量装置基于表面固定和内埋固定的安装方法。
12.进一步地，分布式连续位移测量装置基于表面固定的安装方法包括以下步骤：
13.步骤一：标记，固定夹具安装在待测结构上，固定夹具通过骑马卡锚固，根据固定夹具的位置，标记骑马卡安装点位；
14.步骤二：打孔，在标记点位处钻孔；
15.步骤三：锚固，通过铆钉、膨胀螺丝将骑马卡固定于孔内；
16.步骤四：测试，安装完成后，采用红光笔、otdr、光纤解调仪测试。
17.进一步地，步骤一中，骑马卡的尺寸为m10，且待测结构之间留有接缝。
18.进一步地，分布式连续位移测量装置基于内埋固定的安装方法包括以下步骤：
19.步骤一：钻孔，通过钻机在安装位置打孔，钻孔直径大于等于90mm；
20.步骤二：绑扎，将连续位移测量装置按固定点预拉后用钢丝绳固定，固定夹具与钢丝绳通过扎带固定，保证钢丝绳拉直；
21.步骤三：下放，将钢丝绳固定于配重导头，在配重导头的重力作用下，通过配重导头下放位移测量装置；
22.步骤四：回填，下放完成后，进行钻孔回填；
23.步骤五：测试，回填完成后，采用红光笔、otdr、光纤解调仪测试。
24.进一步地，步骤四中，回填材料选用直径为5-10mm的石英砂或直径为1-2cm的黏土球。
25.本发明的有益效果是：
26.1.通过将光纤加强、间隔封装，提升测试量程与均匀性，实现标距自由设定的连续位移测量，通过表面固定与内埋布设，适用于结构接缝、土体沉降等变形监测。
27.2.采用连续缆状结构，缩小了尺寸，便于安装，实现结构表面及深部土体的连续位移测量。
28.3.结构简单，提升了长期监测的稳定性。
附图说明
29.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
30.图1是本发明的主视结构示意图；
31.图2是本发明的固定夹具主视图；
32.图3是本发明的固定夹具左视图；
33.图4是本发明的固定夹具俯视图；
34.图5是本发明的表面安装结构示意图；
35.图6是本发明的内埋安装结构示意图。
36.图中标记为：1、光纤纤芯；2、第一护套；3、螺旋铠管；4、编织丝；5、第二护套；6、固定夹具；601、凸起肋条；602、凹槽；603、公母卡扣；7、待测结构；8、接缝；9、骑马卡；10、扎带；11、钢丝绳；12、固定点。
具体实施方式
37.实施例一
38.如图1-图4所示，一种分布式连续位移测量装置，包括光纤纤芯1，光纤纤芯1为全分布式应变纤芯或密集分布式纤芯，光纤纤芯1嵌在第一护套2内，光纤纤芯1与第一护套2为全接触紧包连接，协同变形。
39.第一护套2上套设有螺旋铠管3，螺旋铠管3中心套穿第一护套2，两者不接触，螺旋铠管3采用不锈钢材料制成，光纤纤芯1和第一护套2同轴。
40.轴向位移量计算公式如下所示：
41.δl＝l
·
(ε
1-ε2)
42.上述公式中，l为轴向固定点间距，δl为隧道轴向位移量，ε1为应变测试值，ε2为初始应变值；
43.根据公式得出，通过对光纤直接进行缆状封装，克服现有应变传感光缆测试的应变值与位移量转换问题，实现明确的位移量监测。
44.螺旋铠管3上缠绕有编织丝4，编织丝4通过粘接剂连接在螺旋铠管3上，编织丝4为金属材料制成，编织丝4外套设有第二护套5，编织丝4和第二护套5之间通过粘接剂连接，第二护套5采用弹性材料制成。
45.第二护套5外壁间隔均匀安装有固定夹具6，固定夹具6和第二护套5之间通过粘接剂连接，位于第二护套5上的固定夹具6采用abs或不锈钢材料制成。
46.固定夹具6的截面为半圆，固定夹具6开口端设有公母卡扣603，固定夹具6外壁设有凸起肋条601，固定夹具6内设有多个凹槽602，第二护套5上相邻固定夹具6之间的长度为0.05m～20m，适用于隧道、管道等长距离结构体，深部岩土体位移测量。
47.基于上述分布式连续位移测量装置，本发明提出了一种分布式连续位移测量装置的基于表面固定安装方法，如图5所示，包括以下步骤：
48.标记：固定夹具6安装在待测结构7上，且待测结构7之间留有接缝8，固定夹具6通过骑马卡9锚固，根据固定夹具6的位置，在待测结构7上标记骑马卡9的安装点位，骑马卡9的尺寸为m10，且每个固定夹具6通过两个骑马卡9固定；
49.打孔：在标记点位处钻孔；
50.锚固：通过铆钉、膨胀螺丝将骑马卡9固定于孔内；
51.测试：安装完成后，采用红光笔、otdr、光纤解调仪测试。
52.实施例二
53.在上述实施例一的基础上，本发明还提出了一种分布式连续位移测量装置的基于内埋固定安装方法，如图6所示，包括以下步骤，本实施例其他结构及原理与实施例一相同：
54.钻孔：通过钻机在安装位置打孔，钻孔直径大于等于90mm；
55.绑扎：将连续位移测量装置按固定点12预拉后用钢丝绳11固定，固定夹具6与钢丝绳11通过扎带10固定，保证钢丝绳11拉直，位移测量装置有一定预应力，且预应力不小于8000微应变；
56.下放：将钢丝绳11固定于配重导头，在配重导头的重力作用下，通过配重导头下放位移测量装置至孔内；
57.回填：下放完成后，进行钻孔回填，回填材料选用直径为5-10mm的石英砂或直径为1-2cm的黏土球；
58.优选地，若需要隔绝水力联系的条件下，可以将石英砂和黏土球结合使用，部分区段采用直径1-2cm的黏土球回填；
59.测试：回填完成后，采用红光笔、otdr、光纤解调仪测试。
60.以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例
对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。